JP2013032225A - 動く歩道を駆動するための駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】動く歩道を駆動するための駆動システム。
【解決手段】システムの全体制御および監視手段は、モータ２および２’を制御するために、制御手段３および３’に命令を送信する。駆動システムの全体制御手段４は、上記マスタモータを制御するために、制御手段３および３’に命令を送信する。これにより、マスタモータは、選択された運動方向において一定の速度を維持し、帯状パレットの運動が決まる。同時に、全体制御手段４は、マスタの現在のトルク値を、スレーブのモータ制御システムに送信する。このスレーブモータは、トルクモードで制御されている。つまり、その制御手段は、スレーブモータの速度を能動的に制御せずに、スレーブモータを上記トルク設定値に到達させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、動く歩道、さらに具体的に言うと、サイドガイド上を移動するパレットの循環帯によって形成された、人間や貨物を輸送するために使用される動く歩道を、駆動するための駆動システムに関する。

所望の目的に応じた従来型の動く歩道は、ガイド上を移動する帯状パレットから成る。このパレットは、部材および使用者の重量を支持する構造物の上に取り付けられ、固定されている。上記歩道はさらに、上記同一の支持構造物に固定された、ガラスまたは不透明側板が備えられている。このガラスまたは不透明側板上を、ハンドレールが上記パレットと同一の速度で移動する。

動く歩道のような、人間や貨物を輸送するための従来型のシステムは、特定の経路に沿った連続的な運動を提供するために、ある軌道（トラック）を移動するコンベヤパレットのチェーンを備えている。上記コンベヤパレットは、上記チェーントラックと連結されており、このチェーントラックは、駆動システムにより運動する。上記駆動システムは、通常、コンベヤプレートのチェーン、植込歯車、シャフト、歯車付きモータから成る。上記電気モータは、植込歯車に一体的に取り付けられた上記シャフトを駆動する。この植込歯車は、上記コンベヤパレットのチェーンの連結金具に、上記駆動力を伝達する。上記コンベヤパレットは、当該チェーンと同じように運動する。上記駆動システムは、上記動く歩道の一端に設置されており、他方、上記駆動システムに張力を与える役割を担う部材は、上記動く歩道の反対側の端部に通常は配置されている。下部において戻り運動を行う上記動く歩道を、全体に亘って移動する上記コンベヤパレットは、上記動く歩道のこれらの端部領域において折り返しを行う。

機械の最高高さの低減を目的とした、一連の新設計が近年登場しており、それゆえ上記従来型の駆動システムは、変更される必要がある。

使用されている、歩道の考え方に従って選択された、いくつかの解決法が存在する。これらの解決法のうちの一つが、Kone Corporationから出願された特許WO 05042392において説明されている。この特許によれば、駆動システムは、少なくとも部分的に、手すりの内側に配置されており、この駆動システムは平板なモータを使用することにより実現可能である。これにより、少ないスペースでの折り返しを可能とする短いピッチを持つ、上記パレットのチェーンを、最終的に駆動する、一連のベルトやチェーンによって、運動が発生する。しかし、この駆動システムは、この点を除けば、従来型の歩道のチェーンと同様の働きをする。

Kone Corporationから出願された特許US 7341139において、ハンドレールの駆動方式、およびハンドレールのパレットドライブおよびモータシステムへの取り付け方式について、説明されている。Kone Corporationから出願された特許US 7353932において、帯状パレットの配置、および二つのモータを同時に使用することが可能な方法について、説明されている。

ThyssenKruppのスペイン特許200601651において、従来型のパレットよりもピッチが短いパレットで構成されるベルトの考え方に基づいた、小型の歩道について、説明されている。この歩道は、駆動連結チェーンの下部と直接かみ合っている駆動チェーンを介して、動く歩道のパレットを移動させる駆動システムを備えている。上記駆動チェーンは、変形可能かつ弾性のある材料で作られた、別個の駆動ローラを有する。上記駆動チェーンの連結金具は、取り付けシャフトによって相互に連結されており、また、その下部で、上記駆動チェーンと駆動ローラとをかみ合わせるための、かみ合い構造を有する。

ThyssenKruppのスペイン特許出願番号2009311290において、チェーンのないエスカレータおよび動く歩道を駆動するための、駆動システムが提案されている。このシステムにおいて使用されるローラホイールのセットは、一連のステップまたはパレットの出発部分と戻り部分との間に取り付けられたシャフトと一体になっており、なおかつ、上記ステップまたはパレットの内面にあるかみ合い構造、または、上記帯状パレットまたはステップと一体になったチェーンの類似の構造を介して、上記ステップまたはパレットのいずれか一方と、直接かみ合っている。

これらの出願は全て、従来型の駆動システムに比べて、利用可能なスペースが少ないため、上記駆動システムによって一連のステップまたはパレットに伝達される出力が制限されるという欠点を有しており、いくつかの伝達部材やその好適な強化材を使用する妨げとなっている。

伝達出力に関するこれらの制限により、両運動方向において、これらのシステムに「提供される」最大の距離が限定される。

駆動ユニットを一端のみに有することのもう一つの欠点は、非常に長い水平な歩道に関して、「下り方向」の場合（駆動ユニットが移動開始位置にある場合）、上記駆動ユニットの反対側の端部に配置されている張力発生手段から、過大な力を提供される必要があることである。これにより、上記帯状パレットにおいて、過大な負の応力を持った領域が出現するのを防いでいる。これは、上記駆動ユニットは、上記帯状パレットおよびその積載物を下り方向に押すが、上り方向の場合のように、この帯状パレットを引っ張らないためである。

本発明は、動く歩道を駆動するための従来の考え方における変更を伴う、冒頭に説明されたタイプの動く歩道を駆動するための駆動システムに関する。

本発明の目的は、上述の問題を解決するためのいくつかの駆動ユニットの使用に基づき、牽引機構を提供することである。駆動ユニットは、上記歩道の各端部にて特に使用され、上記駆動ユニットは、協調して動作するように制御されている。

本発明の上記駆動システムは、上記歩道の各端部に配置された駆動ユニット、各駆動ユニットを制御するための制御手段、上記駆動システムの駆動ユニットのセットを制御するための全体制御手段を備える。

上記駆動ユニットはそれぞれ、一つ以上のモータ、および上記駆動ユニットのモータの制御装置を含む。これにより、上記駆動ユニットは、協調して動作する。すなわち、上記駆動システムの正しい動作を保証するために、上記駆動システムの総負荷または総出力を、駆動ユニット間で分担することが必要である。上記歩道の両端に配置された上記駆動ユニットの上記モータは、このようにして、当該歩道を駆動するために必要な出力を共に提供する。

各駆動ユニットを制御するための上記制御手段は、当該駆動ユニットの上記モータを直接的に制御し、要求されるトルクと速度とを常時提供する。

次に、上記全体制御手段は、制御アルゴリズム、および／または、監視アルゴリズムを含む。これらのアルゴリズムは、上記駆動ユニットの上記モータ間の協調を実現するためのものであり、各駆動ユニットを制御するための上記制御手段に対して、必要な命令を送信する役割を担う。

各駆動ユニットの上記モータを制御するための上記制御手段は、閉ループベクトル制御アルゴリズムを用いた、交流モータのための周波数変換装置を含んでいてもよい。上記周波数変換装置は、入力整流装置を含む。この入力整流装置は、母線に直流電圧をもたらす役割を担っている。この母線により、上記対応する駆動ユニットの上記モータを駆動するDC/ACインバータは給電される。

上記歩道のいずれの側にも配置されている駆動ユニットは、マスタ・スレーブ負荷分担アルゴリズムによって、協調して動作する。マスタとして動作する上記駆動ユニットは、５０％より大きい一定量のトルクを提供する。一方、スレーブとして動作する上記駆動ユニットは、残りのトルクを提供する。上記マスタ・スレーブ負荷分担アルゴリズムは、回転方向に依存していてもよいし、依存しなくてもよい。

上記マスタ駆動ユニットは、速度が制御されていてもよい。他方、上記スレーブ駆動ユニットは、上記マスタ駆動ユニットによって常時出力されるトルクに対応したトルク設定値に追従する、トルク追従モードで制御されていてもよい。負荷またはトルクの分担割合に関する設定が、上記マスタ駆動ユニットと上記スレーブ駆動ユニットとの間で行われている。上記マスタ駆動ユニットおよび上記スレーブ駆動ユニットは、速度が制御されていてもよい。上記マスタ駆動ユニットおよび上記スレーブ駆動ユニットの速度設定値は、両方とも同じ値であり、上記スレーブ駆動ユニットは、上記マスタ駆動ユニットによって常時出力されるトルクに対応したトルク制限値を有している。上記マスタ駆動ユニットと上記スレーブ駆動ユニットとの間で確立される負荷またはトルクの分担割合が設定されている。

上記マスタ駆動ユニットは、歩行者入口から最も離れた上記駆動ユニットによって形成される。それゆえ、上記マスタ駆動ユニットは、回転方向に依存する。このマスタ駆動ユニットは、上記駆動システムが必要とする出力のうちの大部分を提供する。他方、残りのモータは、単なる補助的なスレーブとなる。

協調を実現するための異なる方法を使用することもできる。例えば、運動方向に対する歩行者出口に配置された上記モータがマスタであってもよい。このモータが、必要とされる出力のうちの大部分を提供し、残りのモータは、このモータを補助する役割に限定される。別の実施形態では、上記歩道の移動先の端部にあるモータを、上記駆動システムの上記マスタとしている。この場合、このモータが、両運動方向に必要とされる出力のうちの大部分を提供する。上記歩道の移動開始位置に配置されたモータは、上記駆動システムの負荷状態に応じて、上記駆動システムが必要とする付加的な出力を提供する役割に常に限定される。

上記駆動システム全体を制御するための上記全体制御手段は、モータ協調を実現する役割を担っており、当該モータを制御するための上記制御手段に対して、必要な命令を送信する役割を担う。上記制御手段は、上記モータを直接的に制御する役割を担っており、これにより、上記モータは、要求されるトルクと速度とを常時提供する。他の実施形態も可能であるが、この装置の一実施形態は、AC/DC整流装置の構成に基づくPWMを用いた、交流モータのための周波数変換装置、直流母線、PWM出力およびPWM制御を有するDC/ACコンバータから成る。

本発明の上記駆動システムの一実施形態が、以下の図面に示されている。

二つの駆動ユニットを有する従来型の歩道の概略図である。 本発明の駆動システムの制御手段および動作手段を表す図である。 順方向に駆動ユニットを有する歩道における応力分布を示す図である。 逆方向に駆動ユニットを有する歩道における応力分布を示す図である。 順方向に二つの駆動ユニットを有し、マスタが回転方向に依存する歩道における応力分布を示す図である。 逆方向に二つの駆動ユニットを有し、マスタが回転方向に依存する歩道における応力分布を示す図である。 順方向に二つの駆動ユニットを有し、マスタが順方向の端部に位置する歩道における応力分布を示す図である。 逆方向に二つの駆動ユニットを有し、マスタが順方向の端部に位置する歩道における応力分布を示す図である。 帯状パレットの駆動システムを表す図を示す図である。

図１は、帯状パレット（パレットのバンド）１の駆動システム、上記歩道の両端に配置された一つ以上のモータ２および２’から成る駆動ユニット、モータ２および２’を制御するための制御手段３および３’、上記駆動システムを制御するための全体制御手段４を含む、本発明の上記駆動システムの各部材を、概略的に示している。

帯状パレット１を駆動するための駆動システムの、好適で限定されない実施形態は、同一の出願者による特許ES 2342532において説明されている。図６で示されるように、この駆動システムは、ローラ５’を備えた一連のホイール５から成る。ホイール５は、帯状パレット１の運動方向に対して垂直に、シャフト６上に配置されている。シャフト６は、例えばギアのような、一連の変速機を介して、モータ２および２’により駆動される。出力は、上記パレットのかみ合い構造７における、ローラ６とのかみ合いによって、帯状パレット１に伝達される。

上記モータを制御するための制御手段３および３’は、これに限らないが、閉ループベクトル制御アルゴリズムを用いた、交流モータのための周波数変換装置を含むことが好ましい。図２の符号３および３’で参照されている部分に対応するブロック図は、入力整流装置８および８’を含む。入力整流装置８および８’は、直流母線９および９’に直流電圧をもたらす。直流母線９および９’により、モータ２および２’を駆動するDC/ACインバータ１０および１０’は給電される。

モータ２および２’を制御するための制御手段３および３’は、上記モータにより出力されるトルクや回転速度といった、いくつかの状態変数を上記駆動システムの全体制御手段に提供すると同時に、上記駆動システムの全体制御手段によって設定された、速度、および／または位置、および／またはトルクの設定値に追従するために、モータ２および２’を制御する能力を有する必要がある。このために、制御手段３および３’は、モータの速度、および／またはモータの位置を測定するセンサ（エンコーダ）、モータの各相を流れる電流を測定するセンサ、トルクメータといった、他の外部センサからの情報を必要とする場合がある。

モータ協調アルゴリズムの好適な実施形態は、常に歩行者入口から最も離れた側に位置するマスタモータを定義する工程が含まれている。それゆえ、マスタモータの定義は、運動方向に依存する。このマスタモータは、上記駆動システムが必要とする出力のうちの大部分を提供する。他方、残りのモータは、単なる補助的なスレーブモータとなる。

好適な実施形態において、上記システムの全体制御および監視手段は、モータ２および２’を制御するために、制御手段３および３’に命令を送信する。これにより、上記マスタが一定量のトルク（例えば６０％）を提供し、上記スレーブが残りのトルク（例えば４０％）を提供する。

これを実現するために、上記駆動システムの全体制御手段４は、上記マスタモータを制御するために、制御手段３および３’に命令を送信する。これにより、マスタモータは、選択された運動方向において一定の速度を維持し、帯状パレット１の運動が決まる。同時に、全体制御手段４は、マスタの現在のトルク値を、スレーブのモータ制御システムに送信する。このスレーブモータは、トルクモードで制御されている。つまり、その制御手段は、スレーブモータの速度を能動的に制御せずに、スレーブモータを上記トルク設定値に到達させる。

積載物を上記マスタから上記スレーブへと輸送するための上記機構の実施形態は、以下の方法で機能する。最初に、上記マスタモータは、初期P_Mトルクを必要とする上記駆動システムの速度を設定する。この初期P_Mトルクの値は、上記駆動システムの全体制御手段４によって、上記スレーブへと送信される。その直後、上記スレーブ、すなわち上記駆動システムの残りの部分は、上記初期P_Mトルクを発生させるために、上記マスタの名目速度を超えた速度に加速される。上記マスタを制御するための制御手段３および３’は、マスタモータのトルクを低減させ、上記駆動システムの初期速度を一定に保持しようとする。上記マスタの新しいトルク値は、再度上記スレーブへと送信され、この処理を複数回反復したのちに、設定されたトルクの分担割合（例えば、マスタ６０％、スレーブ４０％）に応じて、マスタ・スレーブ間においてトルクが平衡に至り、上記名目速度が維持される。

負荷分担の間において、上記駆動システムの微小な速度の変動を最大限に低減するためには、信頼性、精度、速度の観点から、異なる制御手段が効果的に相互接続されていることが必要である。これにより、出力トルクや速度といった、各モータの状態変数を、制御手段３および３’に速やかに送信することが可能となり、制御手段３および３’は好適な命令を送信することができる。

ある実施形態では、４−２０ｍＡの電流ループの形で、より速い速度、およびより高い精度を許容するアナログ信号を使用している。この実施形態は、数百メートルもの長輸送距離に好適である。

上記モータ協調アルゴリズムが実行されるのと同時に、制御手段３および３’は、上記駆動システムが正しい状態にあるよう、制御を行う必要がある。例えば、モータ２および２’のうちの一つに、不当な過大トルクが生じた場合、上記駆動システムは、安全な状態へと移行される必要がある。モータ２および２’のうちの一つ、またはモータ制御システムが故障した場合も、制御が必要な別の事態である。

上記駆動システムの全体制御手段４を実装するための好適な構成は、図２において符号１１を用いて示されている。この構成は、以下を含んでいる。
上述の制御アルゴリズムを実行する、一つまたは複数のＣＰＵ１２。
運動の命令、順方向または逆方向の運動方向、名目速度といった信号のための、一つまたは複数の外部信号入力モジュール１３。
システム状態、故障状態、現在の速度、現在の出力トルクといった信号のための、一つまたは複数の外部信号出力モジュール１４。

通常二つのモータ制御手段（順方向端部（移動先端部）のモータを制御するための制御手段３、逆端部（移動開始位置）のモータを制御するための制御手段３’）ごとの、一つまたは複数の出力モジュール１５、１５’。これら出力モジュール１５、１５’は、出力トルクや維持速度といった、これらのシステムに送信される設定値信号を処理する。

通常二つのモータ制御手段（順方向端部（移動先端部）のモータを制御するための制御手段３、逆端部（移動開始位置）のモータを制御するための制御手段３’）ごとの、一つまたは複数の入力モジュール１６、１６’。これら入力モジュール１６、１６’は、出力トルクや現在の速度といった、これらのシステムの状態信号を処理する。

上述のように、図４ａおよび図４ｂ（固定されていないマスタを有する好適な実施形態）、または、図５ａおよび図５ｂ（回転方向に依存しない、固定されたマスタを有する実施形態）に対応する応力分布においては、単一かつ固定された駆動システム（図３ａおよび図３ｂ）の場合に比べて、最大応力レベルが低い。

１ 帯状パレット
２、２’ モータ
３、３’ 制御手段
４ 全体制御手段
５ ホイール
５’ ローラ
６ シャフト
７ パレットのかみ合い構造
８、８’ 入力整流装置
９、９’ 直流母線
１０、１０’ DC/ACインバータ
１１ 全体制御手段を実装するための好適な構成
１２ ＣＰＵ
１３ 外部信号入力モジュール
１４ 外部信号出力モジュール
１５、１５’ 出力モジュール
１６、１６’ 入力モジュール

Claims (12)

1. 動く歩道を駆動するための駆動システムであって、上記歩道はサイドガイド上を移動する帯状パレットにより形成されており、
   歩道（１）の各端部に配置されている駆動ユニット（２、２’）と、
   各駆動ユニット（２、２’）を制御するための制御手段（３、３’）と、
   上記駆動ユニットのセットを制御するための全体制御手段（４）とを備え、
   上記駆動ユニットは、協調して動作することで、上記歩道（１）を駆動するために必要な出力を提供し、少なくとも一つのモータをそれぞれ有しており、
   上記各駆動ユニット（２、２’）を制御するための制御手段（３、３’）は、常時要求されるトルクと速度とを提供するために、当該駆動ユニットのモータを直接的に制御し、
   上記全体制御手段（４）は、制御アルゴリズム、および／または、監視アルゴリズムを含み、これらのアルゴリズムは、上記駆動ユニット（２、２’）の上記モータ間の協調を実現するためのものであり、上記各駆動ユニット（２、２’）を制御するための制御手段（３、３’）に対して、必要な命令を送信する役割を担うことを特徴とする駆動システム。
2. 上記各駆動ユニット（２、２’）のモータを制御するための制御手段（３、３’）は、閉ループベクトル制御アルゴリズムを用いた、交流モータのための周波数変換装置を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動システム。
3. 上記周波数変換装置は、入力整流装置８を備え、
   入力整流装置８は、直流母線９に直流電圧をもたらし、
   直流母線９により、モータ（２、２’）を駆動するDC/ACインバータ１０は給電されることを特徴とする、請求項２に記載の駆動システム。
4. 上記歩道（１）のいずれの側にも配置されている駆動ユニット（２、２’）は、マスタ・スレーブ負荷分担アルゴリズムによって、協調して動作し、
   マスタとして動作する上記駆動ユニットは、５０％より大きい一定量のトルクを提供する一方で、スレーブとして動作する上記駆動ユニットは、残りのトルクを提供することを特徴とする、請求項１に記載の駆動システム。
5. 上記マスタ駆動ユニットは、速度が制御されており、
   上記スレーブ駆動ユニットは、上記マスタ駆動ユニットによって常時出力されるトルクに対応したトルク設定値に追従する、トルク追従モードで制御されており、
   上記マスタ駆動ユニットと上記スレーブ駆動ユニットとの間で確立される負荷またはトルクの分担割合が設定されていることを特徴とする、請求項４に記載の駆動システム。
6. 上記マスタ駆動ユニットおよび上記スレーブ駆動ユニットは、速度が制御されており、
   上記マスタ駆動ユニットおよび上記スレーブ駆動ユニットの速度設定値は、両方とも同じ値であり、
   上記スレーブ駆動ユニットは、上記マスタ駆動ユニットによって常時出力されるトルクに対応したトルク制限値を有しており、
   上記マスタ駆動ユニットと上記スレーブ駆動ユニットとの間で確立される負荷またはトルクの分担割合が設定されていることを特徴とする、請求項４に記載の駆動システム。
7. 上記マスタ駆動ユニットは、歩行者入口から最も離れた上記駆動ユニットによって形成されることを特徴とする、請求項４に記載の駆動システム。
8. 上記マスタ・スレーブ負荷分担アルゴリズムは、回転方向に依存することを特徴とする、請求項４に記載の駆動システム。
9. 上記マスタ・スレーブ負荷分担アルゴリズムは、回転方向に依存しないことを特徴とする、請求項４に記載の駆動システム。
10. 上記全体制御手段（４）は、単独のハードウェア装置で実装されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の駆動システム。
11. 上記全体制御手段（４）は、上記駆動ユニット（２、２’）内に配置された一連のハードウェアモジュールで実装され、
    上記モジュールは、アナログ通信またはデジタル通信によって相互に接続され、
    上記モジュールのうちの一つはマスタとして動作する一方で、残りのモジュールはスレーブとして動作し、上記マスタは上記マスタ駆動ユニットに割り当てられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の駆動システム。
12. 上記全体制御手段（４）は、上記駆動ユニット（２、２’）内に配置された一連のハードウェアモジュールで実装され、
    上記モジュールは、上記モータを制御するための制御手段（３、３’）に組み込まれており、
    上記モジュールは、アナログ通信またはデジタル通信によって相互に接続され、
    上記モジュールのうちの一つはマスタとして動作する一方で、残りのモジュールはスレーブとして動作し、上記マスタは上記マスタ駆動ユニットに割り当てられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の駆動システム。

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